Vienkārša RFID MFRC522 saskarne ar Arduino Nano: 4 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

Piekļuves kontrole ir mehānisms fiziskās drošības un informācijas drošības jomā, lai ierobežotu anonīmu piekļuvi/piekļuvi organizācijas vai ģeogrāfiskā apgabala resursiem. Piekļuve var nozīmēt patēriņu, ievadīšanu vai izmantošanu. Atļauju piekļūt resursam sauc par autorizāciju.

Fiziskā drošība

Ģeogrāfisko piekļuves kontroli var veikt personāls (piemēram, robežsargs, atlēcējs, biļešu pārbaudītājs) vai ar tādu ierīci kā turnikets (deflektora vārti). Piekļuves kontrole šaurā nozīmē (pati fiziski kontrolē piekļuvi) ir atļautās klātbūtnes pārbaudes sistēma, sk. Biļešu kontrolieris (transportēšana). Vēl viens piemērs ir izejas kontrole, piem. no veikala (izrakstīšanās) vai valsts. [nepieciešama atsauce]. Termins piekļuves kontrole attiecas uz praksi ierobežot ieeju īpašumā, ēkā vai telpā tikai pilnvarotām personām.

Informācijas drošība

Elektroniskā piekļuves kontrole izmanto datorus, lai atrisinātu mehānisko slēdzeņu un atslēgu ierobežojumus. Mehānisko atslēgu nomaiņai var izmantot plašu akreditācijas datu klāstu. Elektroniskā piekļuves kontroles sistēma nodrošina piekļuvi, pamatojoties uz iesniegtajiem akreditācijas datiem. Piešķirot piekļuvi, durvis tiek atslēgtas uz noteiktu laiku un darījums tiek reģistrēts. Ja piekļuve tiek liegta, durvis paliek aizslēgtas un tiek reģistrēts piekļuves mēģinājums. Sistēma arī uzraudzīs durvis un signalizēs, ja durvis tiek atvērtas vai tiek turētas atvērtas pārāk ilgi pēc atbloķēšanas.

Piekļuves kontroles darbības

Kad lasītājam (ierīcei) tiek iesniegti akreditācijas dati, lasītājs nosūta akreditācijas datu informāciju, parasti numuru, uz vadības paneli, kas ir ļoti uzticams procesors. Vadības panelis salīdzina akreditācijas datu numuru ar piekļuves kontroles sarakstu, piešķir vai noraida iesniegto pieprasījumu un nosūta darījumu žurnālu datu bāzei. Ja piekļuve tiek liegta, pamatojoties uz piekļuves kontroles sarakstu, durvis paliek aizslēgtas. Ja starp akreditācijas datiem un piekļuves kontroles sarakstu ir sakritība, vadības panelis iedarbina releju, kas savukārt atslēdz durvis. Vadības panelis arī ignorē durvju atvēršanas signālu, lai novērstu trauksmi. Bieži vien lasītājs sniedz atgriezenisko saiti, piemēram, mirgojoša sarkana gaismas diode piekļuves liegumam un mirgojoša zaļa gaismas diode piekļuvei.

Informācijas autentificēšanas faktori:

• kaut ko lietotājs zina, piem. parole, frāze vai PIN
• kaut kas lietotājam ir, piemēram, viedkarte vai atslēgu piekariņš
• kaut ko lietotājs, piemēram, pirkstu nospiedumu, pārbauda, izmantojot biometriskos mērījumus.

Akreditācijas dati

Akreditācijas dati ir fizisks/materiāls objekts, zināšanas vai personas fiziskās būtības šķautne, kas ļauj personai piekļūt konkrētai fiziskai iekārtai vai datorizētai informācijas sistēmai. Parasti akreditācijas dati var būt kaut kas, ko persona zina (piemēram, numurs vai PIN), kaut kas, kas viņiem ir (piemēram, piekļuves emblēma), kaut kas tas ir (piemēram, biometriskā funkcija) vai kāda šo elementu kombinācija. To sauc par daudzfaktoru autentifikāciju. Tipiski akreditācijas dati ir piekļuves karte vai atslēgu piekariņš, un jaunāka programmatūra var arī pārvērst lietotāju viedtālruņus par piekļuves ierīcēm.

Karšu tehnoloģijas:

Ietver magnētisko joslu, svītrkodu, Wiegand, 125 kHz tuvumu, 26 bitu pārvilkšanu ar karti, kontaktpersonu viedkartes un mazāk viedkaršu. Pieejami arī atslēgu piekariņi, kas ir kompaktāki par identifikācijas kartēm un pievienojami atslēgu gredzenam. Biometriskās tehnoloģijas ietver pirkstu nospiedumus, sejas atpazīšanu, varavīksnenes atpazīšanu, tīklenes skenēšanu, balsi un roku ģeometriju. Jaunākās viedtālruņos atrodamās iebūvētās biometriskās tehnoloģijas var izmantot arī kā akreditācijas datus kopā ar piekļuves programmatūru, kas darbojas mobilajās ierīcēs. Papildus vecākām tradicionālākām karšu piekļuves tehnoloģijām, jaunākām tehnoloģijām, piemēram, tuvā lauka sakariem (NFC) un Bluetooth zema enerģijas patēriņa (BLE), ir arī potenciāls paziņot lietotāju akreditācijas datus lasītājiem, lai viņi varētu piekļūt sistēmai vai ēkai.

Sastāvdaļas: Dažādas vadības sistēmas sastāvdaļas ir:-

• Piekļuves kontroles punkts var būt durvis, turnikets, autostāvvietas vārti, lifts vai cita fiziska barjera, kur piekļuves piešķiršanu var kontrolēt elektroniski.
• Parasti piekļuves punkts ir durvis.
• Elektroniskās piekļuves kontroles durvis var saturēt vairākus elementus. Visvienkāršākajā gadījumā ir atsevišķa elektriskā slēdzene. Slēdzeni atbloķē operators ar slēdzi.
• Lai to automatizētu, operatora iejaukšanos aizstāj lasītājs. Lasītājs var būt tastatūra, kurā tiek ievadīts kods, tas var būt karšu lasītājs vai biometrijas lasītājs.

Topoloģija:

Apmēram 2009. gadā dominējošā topoloģija ir centrmezgls un runāja ar vadības paneli kā centru, bet lasītājus - kā spieķus. Uzmeklēšanas un vadības funkcijas nodrošina vadības panelis. Spieķi sazinās, izmantojot seriālo savienojumu; parasti RS-485. Daži ražotāji novirza lēmumu pieņemšanu uz malu, novietojot kontrolieri pie durvīm. Kontrolieriem ir iespējota IP, un tie savienojas ar resursdatoru un datu bāzi, izmantojot standarta tīklus.

RDID lasītāju veidi:

1. Pamata (neinteliģenti) lasītāji: vienkārši nolasiet kartes numuru vai PIN kodu un pārsūtiet to uz vadības paneli. Biometriskās identifikācijas gadījumā šādi lasītāji izdod lietotāja ID numuru. Parasti datu pārsūtīšanai uz vadības paneli tiek izmantots Wiegand protokols, taču citas iespējas, piemēram, RS-232, RS-485 un Clock/Data, nav nekas neparasts. Šis ir vispopulārākais piekļuves kontroles lasītāju veids. Šādu lasītāju piemēri ir RF Tiny by RFLOGICS, ProxPoint by HID un P300 no Farpointe Data.
2. Daļēji inteliģenti lasītāji: ir visas ieejas un izejas, kas nepieciešamas, lai kontrolētu durvju aparatūru (slēdzene, durvju kontakts, izejas poga), bet nepieņemiet nekādus piekļuves lēmumus. Kad lietotājs uzrāda karti vai ievada PIN, lasītājs nosūta informāciju galvenajam kontrolierim un gaida atbildi. Ja savienojums ar galveno kontrolieri tiek pārtraukts, šādi lasītāji pārstāj darboties vai darbojas pazeminātā režīmā. Parasti pusinteliģentie lasītāji ir savienoti ar vadības paneli, izmantojot RS-485 kopni. Šādu lasītāju piemēri ir CEM Systems InfoProx Lite IPL200 un Apollo AP-510.
3. Inteliģentie lasītāji: ir visas ieejas un izejas, kas nepieciešamas, lai kontrolētu durvju aparatūru; tiem ir arī atmiņa un apstrādes jauda, kas nepieciešama, lai patstāvīgi pieņemtu piekļuves lēmumus. Tāpat kā daļēji inteliģentie lasītāji, tie ir savienoti ar vadības paneli, izmantojot RS-485 kopni. Vadības panelis sūta konfigurācijas atjauninājumus un izgūst notikumus no lasītājiem. Šādu lasītāju piemēri varētu būt CEM Systems InfoProx IPO200 un Apollo AP-500. Ir arī jauna inteliģento lasītāju paaudze, ko dēvē par “IP lasītājiem”. Sistēmām ar IP lasītājiem parasti nav tradicionālo vadības paneļu, un lasītāji tieši sazinās ar datoru, kas darbojas kā resursdators.

Drošības riski:

Visizplatītākais drošības risks, kas saistīts ar iekļūšanu caur piekļuves kontroles sistēmu, ir vienkārši sekot likumīgam lietotājam pa durvīm, un tas tiek saukts par “aizmugurējo daļu”. Bieži vien likumīgais lietotājs turēs durvis iebrucējam. Šo risku var samazināt, apmācot lietotāju izpratni par drošību.

Galvenās piekļuves kontroles kategorijas ir:

• Obligāta piekļuves kontrole
• Piekļuves kontrole pēc izvēles
• Uz lomu balstīta piekļuves kontrole
• Uz noteikumiem balstīta piekļuves kontrole.

1. solis: RFID tehnoloģija

Def: Radiofrekvenču identifikācija (RFID) ir elektromagnētisko lauku bezvadu izmantošana datu pārsūtīšanai, lai automātiski identificētu un izsekotu objektiem pievienotos tagus. Tagi satur elektroniski uzglabātu informāciju.

RFID ir tehnoloģija, kas ietver elektromagnētiskā vai elektrostatiskā savienojuma izmantošanu elektromagnētiskā spektra radiofrekvences (RF) daļā, lai unikāli identificētu objektu, dzīvnieku vai personu.

Radiofrekvenču identifikācijas lasītājs (RFID lasītājs) ir ierīce, ko izmanto, lai savāktu informāciju no RFID taga, ko izmanto atsevišķu objektu izsekošanai. Radioviļņus izmanto datu pārsūtīšanai no taga uz lasītāju.

RFID pielietojums:

1. Dzīvnieku izsekošanas tagi, kas ievietoti zem ādas, var būt rīsu lieluma.
2. Birkas var būt skrūves formas, lai identificētu kokus vai koka priekšmetus.
3. Kredītkartes forma izmantošanai piekļuves lietojumprogrammās.
4. Cietās plastmasas pretaizdzīšanas birkas, kas veikalos ir pievienotas precēm, ir arī RFID birkas.
5. Lieljaudas 120 x 100 x 50 milimetru taisnstūrveida retranslatorus izmanto, lai izsekotu kuģu konteinerus vai smago tehniku, kravas automašīnas un dzelzceļa vagonus.
6. Drošās laboratorijās, uzņēmumu ieejās un sabiedriskās ēkās ir jākontrolē piekļuves tiesības.

Signāls:

Signāls ir nepieciešams, lai pamodinātu vai aktivizētu tagu, un tas tiek pārraidīts caur antenu. Signāls pats par sevi ir enerģijas veids, ko var izmantot taga darbināšanai. Transponderis ir RFID marķējuma daļa, kas šo radiofrekvenci pārveido par izmantojamu jaudu, kā arī sūta un saņem ziņojumus. RFID lietojumprogrammas personāla piekļuvei parasti izmanto zemas frekvences, 135 KHz, sistēmas emblēmu noteikšanai.

Prasības RFID:

1. Lasītājs, kas ir pievienots (vai integrēts)
2. Antena, kas raida radio signālu
3. Tags (vai retranslators), kas atgriež signālu ar pievienotu informāciju.

RFID lasītājs parasti ir savienots ar datoru/trešās puses sistēmu, kas pieņem (un uzglabā) ar RFID saistītus notikumus, un izmanto šos notikumus, lai aktivizētu darbības. Drošības nozarē šī sistēma varētu būt ēkas piekļuves kontroles sistēma, autostāvvietu nozarē tā, visticamāk, ir autostāvvietu pārvaldība vai transportlīdzekļu piekļuves kontroles sistēma. Bibliotēkās tā varētu būt bibliotēku pārvaldības sistēma.

Bieži sastopamas RFID problēmas:

• Lasītāju sadursme:
• Tagu sadursme.

Lasītāju sadursme notiek, ja divu vai vairāku lasītāju signāli pārklājas. Tags nevar atbildēt uz vienlaicīgiem vaicājumiem. Sistēmas ir rūpīgi jāiestata, lai izvairītos no šīs problēmas. Sistēmas ir rūpīgi jāiestata, lai izvairītos no šīs problēmas; daudzas sistēmas izmanto pretsadursmju protokolu (singulācijas protokolu). Pretsadursmju protokoli ļauj tagiem pēc kārtas pārraidīt lasītāju.

Tagu sadursme notiek, ja nelielā apgabalā ir daudz tagu; bet, tā kā lasīšanas laiks ir ļoti ātrs, pārdevējiem ir vieglāk izstrādāt sistēmas, kas nodrošina, ka tagi reaģē pa vienam.

2. solis: SPI ar shēmas shēmu

Atmega328 ir iebūvēts SPI, ko izmanto, lai sazinātos ar ierīcēm, kurās ir iespējota SPI, piemēram, ADC, EEPROM utt.

SPI komunikācija

Seriālā perifēriskā saskarne (SPI) ir kopnes saskarnes savienojuma protokols, kuru sākotnēji sāka Motorola Corp. Komunikācijai tiek izmantotas četras tapas.

• SDI (sērijas datu ievade)
• SDO (sērijas datu izvade),
• SCLK (sērijas pulkstenis)
• CS (mikroshēmas izvēle)

Tam ir divas tapas datu pārsūtīšanai, ko sauc par SDI (sērijas datu ievadi) un SDO (sērijas datu izvadi). SCLK (sērijas pulksteņa) tapu izmanto, lai sinhronizētu datu pārsūtīšanu, un Master nodrošina šo pulksteni. CS (mikroshēmas izvēles) tapu kapteinis izmanto, lai atlasītu vergu ierīci.

SPI ierīcēm ir 8 bitu maiņu reģistri datu nosūtīšanai un saņemšanai. Ikreiz, kad kapteinim ir jānosūta dati, tas ievieto datus maiņu reģistrā un ģenerē nepieciešamo pulksteni. Ikreiz, kad meistars vēlas lasīt datus, vergs ievieto datus maiņu reģistrā un ģenerē nepieciešamo pulksteni. Ņemiet vērā, ka SPI ir pilna dupleksa sakaru protokols, t.i., dati par galvenajiem un vergu maiņu reģistriem tiek mainīti vienlaicīgi.

ATmega32 ir iebūvēts SPI modulis. Tā var darboties kā galvenā un vergotā SPI ierīce.

SPI sakaru tapas AVR ATmega ir:

• MISO (Master In Slave Out) = Meistars saņem datus un vergs pārraida datus, izmantojot šo tapu.
• MOSI (Master Out Slave In) = Meistars pārraida datus, un vergs saņem datus, izmantojot šo tapu.
• SCK (Shift Clock) = Galvenais ģenerē šo pulksteni saziņai, ko izmanto vergu ierīce. Sērijveida pulksteni var iniciēt tikai meistars.
• SS (Slave Select) = Meistars var izvēlēties vergu caur šo tapu.

ATmega32 reģistrētāji, ko izmanto, lai konfigurētu SPI komunikāciju:

• SPI kontroles reģistrs,
• SPI statusa reģistrs un
• SPI datu reģistrs.

SPCR: SPI kontroles reģistrs

7. bits - (SPIE): SPI pārtraukšanas iespējošanas bits

1 = Iespējot SPI pārtraukšanu. 0 = atspējot SPI pārtraukšanu. 6. bits - (SPE): SPI Enable bit 1 = Enable SPI. 0 = atspējot SPI. 5. bits - (DORD): datu pasūtīšanas bits 1 = vispirms tiek nosūtīts LSB. 0 = vispirms nosūtīts MSB. 4. bits - (MSTR): Master/Slave Select 1. bits = Master mode. 0 = Vergu režīms. 3. bits - (CPOL): pulksteņa polaritātes izvēles bits. 1 = Pulkstenis sākas no loģiskā. 0 = Pulksteņa sākums no loģiskās nulles. 2. bits - (CPHA): pulksteņa fāzes izvēles bits. 1 = datu paraugs uz pulksteņa gala malas. 0 = datu paraugs pulksteņa priekšējā malā. Bits 1: 0 - (SPR1): SPR0 SPI pulksteņa ātrums Izvēlieties bitus

SPSR: SPI statusa reģistrs

7. bits - SPIF: SPI pārtraukšanas karodziņa bits

Šis karogs tiek iestatīts, kad sērijveida pārsūtīšana ir pabeigta. Iestatiet arī tad, kad SS pin ir zems galvenajā režīmā. Tas var radīt pārtraukumu, ja SPIE bits SPCR un globālais pārtraukums ir iespējots. 6. bits - WCOL: rakstīšanas sadursmes karoga bits Šis bits tiek iestatīts, kad iepriekšējās datu pārsūtīšanas laikā notiek SPI datu reģistra ierakstīšana. Bits 5: 1 - rezervētie biti 0. Bits - SPI2X: dubultā SPI ātruma bits Ja iestatīts, SPI ātrums (SCK frekvence) tiek dubultots.

SPDR:

7. bits: 0- SPI datu reģistrs, ko izmanto datu pārsūtīšanai starp reģistra failu un SPI maiņu reģistru.

Rakstīšana SPDR sāk datu pārraidi.

Galvenais režīms:

Meistars raksta datu baitu SPDR, rakstot SPDR, lai sāktu datu pārraidi. 8 bitu dati sāk virzīties uz vergu, un pēc pilnīgas baitu maiņas SPI pulksteņa ģenerators apstājas un tiek iestatīts SPIF bits.

Vergu režīms:

Slave SPI saskarne paliek miega režīmā, kamēr meistars tur augstu SS tapu. Tas aktivizējas tikai tad, kad SS tapas ir zemas, un tiek sākti pieprasītie dati, pārsūtot tos no ienākošā SCK pulksteņa. Un iestatiet SPIF pēc pilnīgas baita maiņas.

3. darbība. Kodēšana un ieviešana

Kā shēmas shēma tas darbojas labi. Lūdzu, pievienojiet kā diagramma.

Kodi tiek pārbaudīti manā datorā.

Visi šie kodi tiek iegūti no interneta pēc ilgas izpētes.

Ir steidzami atrast pareizu moduļa kodu un, protams.

Man bija tādas pašas problēmas, lai izveidotu savienojumu un palaistu cauri.

Pēc 2 nedēļu ilgas daudzu programmu komplekta pārbaudes es atklāju, ka šis kodu kopums ir pareizs.

Arduino Nano 3.0 modulis ar CH340G USB-Serial-TTL. & draiveris ir pievienots šim projektam (CH341SER.zip).

Šīs ir ideāls programmu komplekts šī projekta īstenošanai.

"SPI.h" ir no Arduino (programmatūras) noklusējuma bibliotēkas.

"MFRC" bibliotēka ir dota ar faktisko Arduino Nano kodējumu …

Es ceru, ka jums patiks

4. darbība. Rezultāti un secinājumi

Rezultāti tiek parādīti Arduino sērijas monitorā, kas spēj nolasīt un rakstīt sērijas datus (no datora). Pat jūs varat izmantot Putty/Hyperterminal uc, arī iestatot boud-rate, start un stop bitus.

Izmantotā programmatūra:

• Arduino 1.0.5-r2
• CH341SER.zip FTDI (CH340G mikroshēma)
• Putty/Hyperterminal var izmantot arī sērijveida saziņai, izmantojot datoru

Izmantota aparatūra

• MFRC522 modulis+ SmartTag+ KeyChain - no "ebay.in"
• ARduino Nano 3.0 - no "ebay.in"